Cytotoxic cancer therapy can induce accelerated growth of surviving cancer cells, a phenomenon known as tumor repopulation. This report uncovers a mechanism by which caspase 3 activation in treated cells promotes growth of surviving cells, mediated by iPLA2 and PGE2. The level of caspase 3 activation in human tumors also correlates with risk of relapse, suggesting that this pathway may be a determinant of therapeutic effects. In cancer treatment, apoptosis is a well-recognized cell death mechanism through which cytotoxic agents kill tumor cells. Here we report that dying tumor cells use the apoptotic process to generate potent growth-stimulating signals to stimulate the repopulation of tumors undergoing radiotherapy. Furthermore, activated caspase 3, a key executioner in apoptosis, is involved in the growth stimulation. One downstream effector that caspase 3 regulates is prostaglandin E2 (PGE2), which can potently stimulate growth of surviving tumor cells. Deficiency of caspase 3 either in tumor cells or in tumor stroma caused substantial tumor sensitivity to radiotherapy in xenograft or mouse tumors. In human subjects with cancer, higher amounts of activated caspase 3 in tumor tissues are correlated with markedly increased rate of recurrence and death. We propose the existence of a cell death–induced tumor repopulation pathway in which caspase 3 has a major role.

Claims for the value of hyperthermia as an adjunct to radiotherapy in the treatment of cancer have mostly been based on small Phase I or II trials. To test the benefit of this form of treatment, randomized Phase III trials were needed.Five randomized trials addressing this question were started between 1988 and 1991. In these trials, patients were eligible if they had advanced primary or recurrent breast cancer, and local radiotherapy was indicated in preference to surgery. In addition, heating of the lesions and treatment with a prescribed (re)irradiation schedule had to be feasible and informed consent was obtained. The primary endpoint of all trials was local complete response. Slow recruitment led to a decision to collaborate and combine the trial results in one analysis, and report them simultaneously in one publication. Interim analyses were carried out and the trials were closed to recruitment when a previously agreed statistically significant difference in complete response rate was observed in the two larger trials.We report on pretreatment characteristics, the treatments received, the local response observed, duration of response, time to local failure, distant progression and survival, and treatment toxicity of the 306 patients randomized. The overall CR rate for RT alone was 41% and for the combined treatment arm was 59%, giving, after stratification by trial, an odds ratio of 2.3. Not all trials demonstrated an advantage for the combined treatment, although the 95% confidence intervals of the different trials all contain the pooled odds ratio. The greatest effect was observed in patients with recurrent lesions in previously irradiated areas, where further irradiation was limited to low doses.The combined result of the five trials has demonstrated the efficacy of hyperthermia as an adjunct to radiotherapy for treatment of recurrent breast cancer. The implication of these encouraging results is that hyperthermia appears to have an important role in the clinical management of this disease, and there should be no doubt that further studies of the use of hyperthermia are warranted.

Purpose To define human papillomavirus (HPV) –positive oropharyngeal cancers (OPC) suitable for treatment deintensification according to low risk of distant metastasis (DM). Patients and Methods OPC treated with radiotherapy (RT) or chemoradiotherapy (CRT) from 2001 to 2009 were included. Outcomes were compared for HPV-positive versus HPV-negative patients. Univariate and multivariate analyses identified outcome predictors. Recursive partitioning analysis (RPA) stratified the DM risk. Results HPV status was ascertained in 505 (56%) of 899 consecutive OPCs. Median follow-up was 3.9 years. HPV-positive patients (n = 382), compared with HPV-negative patients (n = 123), had higher local (94% v 80%, respectively, at 3 years; P < .01) and regional control (95% v 82%, respectively; P < .01) but similar distant control (DC; 90% v 86%, respectively; P = .53). Multivariate analysis identified that HPV negativity (hazard ratio [HR], 2.9; 95% CI, 2.0 to 5.0), N2b-N3 (HR, 2.9; 95% CI, 1.8 to 4.9), T4 (HR, 1.8; 95% CI, 1.2 to 2.9), and RT alone (HR, 1.8; 95% CI, 1.1 to 2.5) predicted a lower recurrence-free survival (RFS; all P < .01). Smoking pack-years > 10 reduced overall survival (HR, 1.72; 95% CI, 1.1 to 2.7; P = .03) but did not impact RFS (HR, 1.1; 95% CI, 0.7 to 1.9; P = .65). RPA segregated HPV-positive patients into low (T1-3N0-2c; DC, 93%) and high DM risk (N3 or T4; DC, 76%) groups and HPV-negative patients into different low (T1-2N0-2c; DC, 93%) and high DM risk (T3-4N3; DC, 72%) groups. The DC rates for HPV-positive, low-risk N0-2a or less than 10 pack-year N2b patients were similar for RT alone and CRT, but the rate was lower in the N2c subset managed by RT alone (73% v 92% for CRT; P = .02). Conclusion HPV-positive T1-3N0-2c patients have a low DM risk, but N2c patients from this group have a reduced DC when treated with RT alone and seem less suited for deintensification strategies that omit chemotherapy.

The phosphatidylinositol 3′ kinase (PI3′K) pathway, which regulates cell survival, is antagonized by the PTEN tumor suppressor. The regulation of PTEN is unclear. A genetic screen of Drosophila gain-of-function mutants identified DJ-1 as a suppressor of PTEN function. In mammalian cells, DJ-1 underexpression results in decreased phosphorylation of PKB/Akt, while DJ-1 overexpression leads to hyperphosphorylation of PKB/Akt and increased cell survival. In primary breast cancer samples, DJ-1 expression correlates negatively with PTEN immunoreactivity and positively with PKB/Akt hyperphosphorylation. In 19/23 primary non-small cell lung carcinoma samples, DJ-1 expression was increased compared to paired nonneoplastic lung tissue, and correlated positively with relapse incidence. DJ-1 is thus a key negative regulator of PTEN that may be a useful prognostic marker for cancer.

Background: Stimuli that stress cells, including inflammatory cytokines, ultra-violet irradiation, DNA-damaging chemotherapeutic drugs and heat shock, stimulate a recently identified cytoplasmic signaling system that is structurally related to the mitogen-activated protein kinase pathway. This pathway consists of a cascade of protein kinases including stress-activated protein kinase (SAPK), also termed Jun N-terminal kinase (JNK), and two kinases that activate it, MEKK and SEK/MKK4. Despite rapid progress in delineating the components of this pathway, the cellular consequence of its activation remains to be defined.Results We have screened cells for defects in SAPK signaling and identified a cell line, previously characterized for its thermotolerance properties, as being more refractive to SAPK activation induced by heat stress than its thermosensitive parental line. Stable expression of dominant inhibiting SEK mutants in thermosensitive parental cells specifically and effectively blocked SAPK activation after heat shock. These lines also became markedly resistant to the cytocidal effects of thermal stress, confirming the phenotype of the thermotolerant line. These cell lines defective in SAPK activation were also resistant to the lethal effects of the DNA-damaging drug cis-platinum.Conclusion Experimentally induced stable blockade of SAPK activation in cells with normal thermosensitivity is sufficient to confer resistance to cell death induced by diverse stimuli including heat and the chemotherapeutic agent cis-platinum. These results suggest that activation of the SAPK pathway by diverse cell stressors plays a critical part in mediating the toxicity of these treatments and inducing cell death. SAPK activation in this context could broadly influence cellular response to stress, modulate apoptosis during development or determine the clinical response of tumor cells to cytotoxic therapies.

The objective of this study is to investigate the significance of microRNAs (miRNA) in patients with locally advanced head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC).A global miRNA profiling was done on 51 formalin-fixed archival HNSCC samples using quantitative reverse transcription-PCR approach, correlated with patients' clinical parameters. Functional characterization of HNSCC-associated miRNAs was conducted on three HNSCC cell lines. Cell viability and proliferation were investigated using MTS and clonogenic assays, respectively; cell cycle analyses were assessed using flow cytometry.Thirty-eight of the 117 (33%) consistently detected miRNAs were significantly differentially expressed between malignant versus normal tissues. Concordant with previous reports, overexpression of miR-21, miR-155, let-7i, and miR-142-3p and underexpression of miR-125b and miR-375 were detected. Upregulation of miR-423, miR-106b, miR-20a, and miR-16 as well as downregulation of miR-10a were newly observed. Exogenous overexpression of miR-375 in HNSCC cell lines reduced proliferation and clonogenicity and increased cells in sub-G(1). Similar cellular effects were observed in knockdown studies of the miR-106b-25 cluster but with accumulation of cells in G(1) arrest. No major difference was detected in miRNA profiles among laryngeal, oropharyngeal, or hypopharyngeal cancers. miR-451 was found to be the only significantly overexpressed miRNA by 4.7-fold between nonrelapsed and relapsed patients.We have identified a group of aberrantly expressed miRNAs in HNSCC and showed that underexpression of miR-375 and overexpression of miR-106b-25 cluster might play oncogenic roles in this disease. Further detailed examinations of miRNAs will provide opportunities to dissect the complex molecular abnormalities driving HNSCC progression.

Purpose To refine stage and prognostic group for human papillomavirus (HPV) –related nonmetastatic (M0) oropharyngeal cancer (OPC). Methods All patients with nonmetastatic (M0) p16-confirmed OPC treated with radiotherapy with or without chemotherapy from 2000 to 2010 were included. Overall survival (OS) was compared among TNM stages for patients with HPV-related and HPV-unrelated OPC separately. For HPV-related OPC, recursive partitioning analysis (RPA) derived new RPA stages objectively. Cox regression was used to calculate adjusted hazard ratios (AHRs) to derive AHR stages. The performance of survival prediction of RPA stage and AHR stage was assessed against the current seventh edition TNM stages. Prognostic groups were derived by RPA, combining RPA stage and nonanatomic factors. Results The cohort comprised 573 patients with HPV-related OPC and 237 patients with HPV-unrelated OPC, with a median follow-up of 5.1 years. Lower 5-year OS with higher TNM stage was evident for patients with HPV-unrelated OPC (stage I, II, III, and IV 5-year OS: 70%, 58%, 50%, and 30%, respectively; P = .004) but not for patients with HPV-related OPC (stage I, II, III, and IV 5-year OS: 88%, 78%, 71%, and 74%, respectively; P = .56). RPA divided HPV-related OPC into RPA-I (T1-3N0-2b), RPA-II (T1-3N2c), and RPA-III (T4 or N3; 5-year OS: 82%, 76%, and 54%, respectively; P < .001). AHR also yielded a valid classification, but RPA stage demonstrated better survival prediction. A further RPA (including RPA stage, age, and smoking pack-years [PYs]) derived the following four valid prognostic groups for survival: group I (T1-3N0-N2c_≤ 20 PY), group II (T1-3N0-N2c_> 20 PY), group III (T4 or N3_age ≤ 70), and group IVA (T4 or N3_age > 70; 5-year OS: 89%, 64%, 57%, and 40%, respectively; P < .001). Conclusion An RPA-based TNM stage grouping (stage I/II/III: T1-3N0-N2b/T1-3N2c/T4 or N3, with M1 as stage IV) is proposed for HPV-related OPC as a result of significantly improved survival prediction compared with the seventh edition TNM, and prognostication is further improved by an RPA-based prognostic grouping within the American Joint Committee on Cancer/Union for International Cancer Control TNM framework for HPV-related OPC.

A significant proportion of oropharyngeal squamous cell carcinomas (OSCC) are associated with the human papilloma virus (HPV), particularly HPV16. The optimal method for HPV determination on archival materials however, remains unclear. We compared a quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) assay for HPV16 mRNA to a DNA in situ hybridization (ISH) method, and evaluated their significance for overall (OS) and disease-free (DFS) survival.Matched, archival biopsies from 111 patients with OSCC were evaluated for HPV16 using a qRT-PCR for E6 mRNA and ISH for DNA. Immunohistochemistry for p16, p53, and epidermal growth factor receptor were also performed.HPV16 E6 mRNA was positive in 73 (66%) of 111 samples; ISH was positive in 62 of 106 samples (58%), with 86% concordance. P16 was overexpressed in 72 samples (65%), which was strongly associated with HPV16 status by either method. E6 mRNA presence or p16 overexpression were significantly associated with superior OS; E6 mRNA, HPV16 ISH, or p16 were all significantly associated with DFS. On multivariate analysis adjusted for age, stage, and treatment, positive E6 mRNA was the only independent predictor for superior OS; for DFS, p16 expression or HPV16 status determined by either method was significant.The prevalence of HPV16 in OSCC ranges from 58% to 66%, in a recently treated Canadian cohort. Classification of HPV-positivity by HPV16 E6 mRNA, HPV16 ISH or p16 immunohistochemistry (IHC) is associated with improved DFS. However, the latter two assays are technically easier to perform; hence, HPV16 ISH or p16 IHC should become standard evaluations for all patients with OSCC.

Nasopharayngeal carcinoma (NPC) is an Epstein-Barr virus-associated malignancy most common in East Asia and Africa. Here we report frequent downregulation of the microRNA miR-218 in primary NPC tissues and cell lines where it plays a critical role in NPC progression. Suppression of miR-218 was associated with epigenetic silencing of SLIT2 and SLIT3, ligands of ROBO receptors that have been previously implicated in tumor angiogenesis. Exogenous expression of miR-218 caused significant toxicity in NPC cells in vitro and delayed tumor growth in vivo. We used an integrated trimodality approach to identify targets of miR-218 in NPC, cervical, and breast cell lines. Direct interaction between miR-218 and the 3'-untranslated regions (UTR) of mRNAs encoding ROBO1, survivin (BIRC5), and connexin43 (GJA1) was validated in a luciferase-based transcription reporter assay. Mechanistic investigations revealed a negative feedback loop wherein miR-218 regulates NPC cell migration via the SLIT-ROBO pathway. Pleotropic effects of miR-218 on NPC survival and migration were rescued by enforced expression of miR-218-resistant, engineered isoforms of survivin and ROBO1, respectively. In clinical specimens of NPC (n=71), ROBO1 overexpression was significantly associated with worse overall (P=0.04, HR=2.4) and nodal relapse-free survival (P=0.008, HR=6.0). Our findings define an integrative tumor suppressor function for miR-218 in NPC and further suggest that restoring miR-218 expression in NPC might be useful for its clinical management.